Grain boundary engineered materials with extremely high density of coincidence-site-lattice boundaries and suppression of grain boundary degradations

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18206075
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: KOKAWA Hiroyuki Tohoku University, 大学院・工学研究科, 教授 (10133050)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SATO Yutaka 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00292243)
• Research Collaborator: WANG Zhanjie 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20323074)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Keywords: 結晶粒界 / 粒界工学 / ステンレス鋼 / 溶接 / 腐食 / 対応粒界 / 加工熱処理 / 鋭敏化

Research Abstract

ステンレス鋼やニッケル合金は耐熱耐食材料として優れ、非常に過酷な環境で使用されるが、結晶粒界から腐食や破壊が発生することが未解決の大きな問題である。本研究では材料中の結晶粒界での原子配列を制御して、腐食や割れを起こしにくい対応粒界の密度を非常に高くする粒界工学制御技術の開発に成功した。その技術で作製した材料は通常の材料に比べて著しく高い特性を持ち、高い安全性と長寿命が実現することを実証した。

Research Products

• [Journal Article] Present status of study on development of materials resistant to radiation and beam impact (2008)
  • Author(s): M. Kawai, H. Kokawa, M. Michiuchi, H. Kurishita, T. Goto, M. Futakawa, T. Yoshiie, A. Hasegawa, S. Watanabe, T. Yamamura, A. Hasegawa, S. Watanabe, T. Yamamura, N. Hara, A. Kawasaki K. Kikuchi
  • Journal Title: Journal of Nuclear Materials 377 Pages: 21-27
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reassessment of the effects of laser surface melting on IGC of SUS 304 (2008)
  • Author(s): S. Yang, Z.J. Wang, H. Kokawa, Y.S. Sato
  • Journal Title: Materials Science and Engineering A 474 Pages: 112-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improvement of intergranular stress corrosion crack susceptibility of austenite stainless steel through grain boundary engineering (2007)
  • Author(s): W.Z. Jin, S. Yang, H. Kokawa, Z.J. Wang, Y.S. Sato
  • Journal Title: Journal of Materials Science and Technology 23 Pages: 785-789
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of Laser Processing Parameters on Grain Boundary Character Distribution and Corrosion Resistance of Austenitic Stainless Steel (2007)
  • Author(s): S. Yang, H. Kokawa, Z.J. Wang
  • Journal Title: Materials Science Forum 561-565 Pages: 2473-2476
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arrest of weld-decay in 304 austenitic stainless steel by twin-induced grain boundary engineering (2007)
  • Author(s): H. Kokawa, M. Shimada, M. Michiuchi, Z.J. Wang, Y.S. Sato
  • Journal Title: Acta Materialia 55 Pages: 5401-5407
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Grain boundary engineering of 304 stainless steel by laser surface melting and annealing (2007)
  • Author(s): S. Yang, Z.J. Wang, H. Kokawa, Y.S. Sato
  • Journal Title: Journal of Materials Science 42-3 Pages: 847-853
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Grain Boundary Engineering of High Nitrogen Austenitic Stainless Steel (2007)
  • Author(s): H. Kokawa, W.Z. Jin, Z.J. Wang, M. Michiuchi, Y.S. Sato, W. Dong, Y. Katada
  • Journal Title: Materials Science Forum 539-543 Pages: 4962-4967
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Twin-induced grain boundary engineering for 316 austenitic stainless steel (2006)
  • Author(s): M. Michiuchi, H. Kokawa, Z.J. Wang, Y.S. Sato, K. Sakai
  • Journal Title: Acta Materialia 54 Pages: 5179-5184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of resistant materials to beam impact and radiation damage (2006)
  • Author(s): M. Kawai, H. Kokawa, H. Okamura, A. Kawasaki, T. Yamamura, N. Hara, N. Akao, M. Futakawa, K. Kikuchi
  • Journal Title: J.Nuclear Materials 356 Pages: 16-26
  • Peer Reviewed
• [Presentation] プロトン照射したステンレス鋼の不均一変形における対応粒界頻度の影響 (2009)
  • Author(s): 丹野敬嗣, 長谷川晃, 野上修平, 佐藤裕, 粉川博之, 佐藤学
  • Organizer: 日本原子力学会「2009年春の年会」
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-25
• [Presentation] Twin-induced grain boundary engineering of 304L and 316L austenitic stainless steels by one-step thermomechanical processing (2008)
  • Author(s): H. Kokawa, M. Miyagi, M. Michiuchi, S. Sato, Z.J. Wang, Y.S. Sato, N. Hara, M. Kawai
  • Organizer: The Ninth International Workshop on Spallation Materials Technology(IWSMT-9)
  • Place of Presentation: Sapporo,Japan
  • Year and Date: 20081019-23-24
• [Presentation] Effect of twin-induced grain boundary engineering on intergranular corrosion propagation in 304 austenitic stainless steel (2008)
  • Author(s): S. Sato, M. Michiuchi, M. Miyagi, H. Kokawa, Z.J. Wang, Y.S. Sato
  • Organizer: The 8th International Conference on Trends in Welding Research, Callaway Gardens Resort
  • Place of Presentation: Pine Mountain, Georgia, USA
  • Year and Date: 20080602-04
• [Presentation] ニッケルフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の粒界工学制御 (2008)
  • Author(s): 佐藤信也, 原田晃史, 粉川博之, 小野本達郎, 土山聡宏, 高木節雄
  • Organizer: 日本鉄鋼協会第155回秋季講演大会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] 粒界工学制御オーステナイト系ステンレス鋼の引張特性 (2008)
  • Author(s): 小山田哲哉, 横山毅士, 宮城雅徳, 粉川博之, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 平成20年度溶接学会秋季大会
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2008-09-11
• [Presentation] 321オーステナイト系ステンレス鋼の粒界工学制御 (2008)
  • Author(s): 佐藤信也, 粉川博之, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 平成20年度溶接学会秋季大会
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2008-09-11
• [Presentation] 粒界組織制御による高性能FBR炉心材料の創製(2)-強度特性評価- (2008)
  • Author(s): 矢野康英, 山下真一郎, 遠藤正樹, 坂口紀史, 渡辺精一, 宮城雅徳, 佐藤信也, 佐藤裕, 粉川博之, 川合將義
  • Organizer: 日本原子力学会「2008年秋の年会」
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 2008-09-05
• [Presentation] 粒界組織制御による高性能FBR炉心材料の創製(1)-材料試作- (2008)
  • Author(s): 山下真一郎, 矢野康英, 遠藤正樹, 坂口紀史, 渡辺精一, 宮城雅徳, 佐藤信也, 佐藤裕, 粉川博之, 川合將義
  • Organizer: 日本原子力学会「2008年秋の年会」
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 2008-09-05
• [Presentation] S316L粒界制御材の鉛ビスマス流動ループ中における腐食試験 (2008)
  • Author(s): 斎藤滋, 濱口大, 手塚正雄, 菊地賢司, 宮城雅徳, 粉川博之
  • Organizer: 日本原子力学会「2008年秋の年会」
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] Grain boundary engineering of austenitic stainless steels (2008)
  • Author(s): H. Kokawa
  • Organizer: The 8th International Conference on Trends in Welding Research
  • Place of Presentation: Callaway Gardens Resort, Pine Mountain, Georgia, USA,
  • Year and Date: 2008-06-02
• [Presentation] 316Lオーステナイト系ステンレス鋼の粒界工学制御 (2008)
  • Author(s): 宮城雅徳, 佐藤信也,粉川博之, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 平成20年度溶接学会春季大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2008-04-09
• [Presentation] 粒界制御オーステナイト系ステンレス鋼の照射特性I (2008)
  • Author(s): 谷川隆亮, 坂口紀史, 渡辺精一, 木下博嗣, 粉川博之
  • Organizer: 日本原子力学会「2008年春の年会」
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] 粒界制御したオーステナイト系ステンレス鋼の照射誘起偏析挙動 (2007)
  • Author(s): 谷川隆亮, 坂口紀史, 渡辺精一, 粉川博之, 川合將義
  • Organizer: 日本顕微鏡学会北海道支部会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2007-12-01
• [Presentation] Grain boundary engineering of austenitic stainless steels by one-step thermomechanical processing (2007)
  • Author(s): H. Kokawa, M. Michiuchi, M. Miyagi, Z.J. Wang, Y.S. Sato
  • Organizer: The 9th Inter-University Research Seminar(IURS)on Science and Technology of Welding and Joining, Frontiers of Welding and Joining-Processes, Materials, and Automation for the Future
  • Place of Presentation: Hiroshima University, Hiroshima, Japan
  • Year and Date: 2007-11-30
• [Presentation] Twin-induced grain boundary engineering of 304L austenitic stainless steel by one-step thermomechanical processing (2007)
  • Author(s): M. Miyagi, M. Michiuchi, H. Kokawa, Z.J. Wang. Y.S. Sato
  • Organizer: The 6th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing(PRICM6)
  • Place of Presentation: ICC Jeju, Jeju Island, Korea
  • Year and Date: 2007-11-08
• [Presentation] 放射線と衝撃に強い機能材料の創成研究の進展 : (4)高圧電子微鏡による粒界制御材とNb-Al合金の特性評価 (2007)
  • Author(s): 渡辺精一, 柴山環樹, 坂口紀史, 粉川博之, 川崎亮, 萱島知, 谷川隆亮, 谷津茂男, 川合將義
  • Organizer: 日本原子力学会「2007年秋の年会」
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2007-09-29
• [Presentation] 放射線と衝撃に強い機能材料の創成研究の進展 : (3)粒界制御オーステナイト系ステンレス鋼の開発 (2007)
  • Author(s): 粉川博之, 道内真人, 宮城雅徳, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 日本原子力学会「2007年秋の年会」
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2007-09-29
• [Presentation] 放射線と衝撃に強い機能材料の創成研究の進展 : (1)概説 (2007)
  • Author(s): 川合將義, 渡辺精一, 柴山環樹, 坂口紀史, 栗下裕明, 粉川博之, 川崎亮, 菊地賢司, 二川正敏, 義家敏正, 竹中信幸, 鬼柳善明, 原信義, 長谷川晃, 山村力, 阿部勝憲, 赤尾昇, 後藤琢也, 五十嵐廉, 李敬鋒
  • Organizer: 日本原子力学会「2007年秋の年会」
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2007-09-29
• [Presentation] 304Lオーステナイト系ステンレス鋼の粒界工学制御 (2007)
  • Author(s): 宮城雅徳, 道内真人,粉川博之, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 平成19年度溶接学会秋季大会
  • Place of Presentation: 長野
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] Twin-induced grain boundary engineering of 304L austenitic stainless steel by one-step thermomechanical processing (2007)
  • Author(s): M. Miyagi, M. Michiuchi, H. Kokawa, Z.J. Wang, Y.S. Sato
  • Organizer: 第2回日韓合同溶接冶金研究委員会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2007-08-06
• [Presentation] オーステナイト系ステンレス鋼の粒界ネットワークおよび耐粒界腐食性に及ぼす粒界工学の影響 (2007)
  • Author(s): 道内真人, 佐藤信也, 宮城雅徳, 粉川博之, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 平成19年度溶接学会春季大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-04-20
• [Presentation] オーステナイト系ステンレス鋼の粒界工学 (2007)
  • Author(s): 粉川博之
  • Organizer: 日本金属学会2007年度春期(第140回)大会
  • Place of Presentation: 津田沼
  • Year and Date: 2007-03-29
• [Presentation] オーステナイト系ステンレス鋼の粒界腐食パーコレーションに及ぼす粒界工学の影響 (2007)
  • Author(s): 道内真人, 佐藤信也, 宮城雅徳, 粉川博之, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 溶接学会第187回溶接冶金研究委員会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-02-09
• [Presentation] 316オーステナイト系ステンレス鋼の粒界腐食パーコレーションに及ぼす粒界制御の影響 (2006)
  • Author(s): 道内真人, 粉川博之, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 平成18年度溶接学会秋季大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2006-09-20
• [Presentation] 粒界制御316オーステナイト系ステンレス鋼溶接熱影響部の耐粒界腐食性 (2006)
  • Author(s): 道内真人, 佐藤晶, 粉川博之, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 平成18年度溶接学会秋季大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2006-09-20
• [Presentation] 316オーステナイト系ステンレス鋼の粒界性格分布最適化機構 (2006)
  • Author(s): 宮城雅徳, 道内真人, 粉川博之, 王占杰, 佐藤裕
  • Organizer: 平成18年度溶接学会秋季大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2006-09-20
• [Presentation] Grain boundary engineering for weld decay resistant austenitic stainless steel (2006)
  • Author(s): H. Kokawa
  • Organizer: The 3rd International Conference on Advanced Structural Steels (ICASS2006)
  • Place of Presentation: Gyeongju,Korea
  • Year and Date: 2006-08-22
• [Presentation] Grain Boundary Engineering of High Nitrogen Austenitic Stainless Steel (2006)
  • Author(s): H. Kokawa, W.Z. Jin, Z.J. Wang, M. Michiuchi, Y.S. Sato, W. Dong, and Y. Katada
  • Organizer: International Conference on Processing and Manufacturing Conference on Processing and ManufacturingConference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2006-07-08
• [Remarks]
  • URL: http://www.material.tohoku.ac.jp/~setsugo/english/kokawa_publicationE.htm
• [Patent(Industrial Property Rights)] 粒界制御型耐照射性SUS316相当鋼およびその製造方法 (2008)
  • Inventor(s): 山下真一郎, 矢野康英, 渡辺精一, 坂口紀史, 谷川隆亮, 粉川博之, 宮城雅徳, 佐藤信也
  • Industrial Property Rights Holder: 山下真一郎, 渡辺精一, 粉川博之
  • Industrial Property Number: 特許,特願2008-24422
  • Filing Date: 2008-02-04